合金元素对Q345钢表面Cu基熔覆层组织及性能的影响

为了提高Q345钢的表面耐磨性以及得到性能优良的铜/钢复合材料,设计了两种Cu-Ni-Cr-C系金属粉芯焊丝,采用GTAW熔覆方法制备了两种铜基熔覆层,并利用SEM、EDS、硬度和摩擦磨损试验对熔覆层的组织和性能进行了研究。试验结果表明:两种熔覆层的基体组织均为Cu-Fe-Ni-Cr固溶体,并由于成分的差异在液相分离作用下产生了不同的析出相。其中,1#熔覆层的析出相主要为粗大的富Fe相,2#熔覆层的析出相以细小的富Cr相为主。两种熔覆层均与Q345钢基体达到了冶金结合,Cu、Cr、Ni、Fe元素在界面处均发生了一定的扩散。另外,得益于固溶强化和第二相强化作用,两种熔覆层的硬度均接近Q345钢基体,且2#熔覆层的硬度高于1#熔覆层,这与析出相的种类和尺寸有关。两种熔覆层均表现出了较好的耐磨性,其中2#熔覆层的摩擦系数略低于1#熔覆层,且磨损量与1#相比大大减少,表明其耐磨性更优。     

电弧沉积条件下Cu基熔覆层的微观组织及性能研究

为了优化Q345B低碳钢的表面使用性能,设计相应的药芯焊丝并采用TIG沉积方法制备了Cu基熔覆层,通过OM、SEM、EDS、XRD和显微硬度测试等方法,研究了Cu基熔覆层的微观组织、元素分布、物相组成、界面元素扩散和表面硬度等。结果显示,在成分过冷的影响下,Cu基熔覆层由界面至顶部形成了不同的晶粒形貌。熔覆层主要由FCC结构的Cu-Ni-Cr-Fe固溶体、富Cr析出相和单质C元素组成,其中,由于微观偏析的存在,固溶体内元素分布不均匀,Ni、Fe元素主要富集在枝晶内,在枝晶间浓度较低;富Cr析出相主要以球状或棒状分布在基体上,少量单质C也在基体内均匀分布。研究表明,得益于合金元素的固溶强化和第二相粒子的第二相强化作用,熔覆层平均硬度达到202.8 HV0.1,高于纯铜和Q345B基体。     

超声冲击对30CrMnSiNi2A钢补焊接头显微组织和性能的影响

对30CrMnSiNi2A钢3次补焊接头焊趾区域进行超声冲击处理,通过组织观察、拉伸试验、硬度测试和残余应力测试等方法研究了超声冲击对补焊接头显微组织、力学性能和残余应力的影响。结果表明：超声冲击使得在距离补焊接头表面约100μm区域产生晶粒细化和塑性变形;由于超声冲击影响层的厚度与补焊件相比较小,因此超声冲击对补焊接头拉伸性能的影响不大;超声冲击使得补焊接头表面的显微硬度显著提高,这与补焊接头表面产生的晶粒细化和位错运动阻力增大有关;超声冲击可将补焊接头在多次补焊过程中累积的残余拉应力转化为残余压应力。     

合金元素对铜/钢接头连接机理及性能的影响

采用HS201实心焊丝、Cu-Si药芯焊丝、Cu-Ni药芯焊丝3种不同的焊接材料对T2铜和304不锈钢异种金属进行了熔化极气体保护焊接试验. 主要研究了合金元素(Si,Ni)对T2铜/304不锈钢连接机理及焊接接头微观组织、力学性能的影响. 结果表明,采用3组焊丝得到的焊缝成形良好,且焊接接头的横截面均未出现明显的宏观缺陷;HS201焊接接头和Cu-Si焊接接头的钢母材与焊缝交界处均发现了明显的过渡区域,其组织可分为富铁相和富铜相;Cu-Ni焊接接头中不存在明显的过渡区域,且焊缝中出现了较多的富铁相,多以树枝晶的形态存在;Si,Ni元素可以显著提高焊缝的冲击韧性,其中Cu-Ni焊缝的室温冲击吸收能量最高(A_KV=54 J),可达铜母材的83%以上;Cu-Ni焊接接头的焊缝区中,硬度值较高的区域占比最大,Cu-Si焊接接头次之.     

补焊工艺对30CrMnSiA接头微观组织及性能的影响研究

为了降低企业成本、避免检修过程中大型结构件直接更换造成的资源浪费,针对30CrMnSiA焊接件服役过程中出现的裂纹缺陷开展了补焊试验。试验过程中的焊缝填充金属分别选用HTJ-3、HTG-1焊条,并采用金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸、冲击、弯曲等试验对补焊前后接头的组织和性能进行表征分析,建立微观组织与力学性能之间的依存关系,为结构钢钢补焊工艺的优化提供一定的理论支撑。结果表明：补焊前后焊缝底部区域的组织均以马氏体+铁素体为主。补焊过程采用HTG-1作为填充金属,使得补焊区沿垂直于熔合线方向形成了粗大的柱状晶。另外,补焊前后接头原始焊缝区均以大角度晶界为主,使得该区域金属对裂纹扩展的阻碍能力增强。补焊后,焊接接头的抗拉强度及塑性指标都有明显的下降,但冲击韧性有所提高。